35. Расчёт свайных фундаментов в ПК ЛИРА 10.6: одиночная свая, свайный куст, условный фундамент.

Автор: Канев Данил

То, чего долго ждали все наши пользователи, наконец свершилось: в ПК ЛИРА 10.6 появился новый конечный элемент 57 – «Свая», реализующий положения СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты». Появление этого конечного элемента значительно расширяет возможности программного комплекса, при расчёте зданий на свайных фундаментах, позволяет делать такие расчёты быстрее и точнее. Если ранее пользователям ПК ЛИРА приходилось моделировать сваи 56 КЭ, при этом их жесткость высчитывалась либо в сторонних программах, либо вручную, то теперь все сделает программа, необходимо лишь ввести исходные данные.

Реализация

В ПК ЛИРА 10.6 реализованы следующие расчётные ситуации:

  • Одиночная свая (п.п.7.4.2 – 7.4.3, СП 24.13330.2011);

  • Свайный куст (п.п. 7.4.4 – 7.4.5, СП 24.13330.2011);

  • Условный фундамент (п.п. 7.4.6 – 7.4.9, СП 24.13330.2011);

При этом принимаются следующие допущения:

- Условно принято, что несущая способность сваи обеспечена; - Грунт, на который опирается свая, рассматривается, как линейно-деформируемое полупространство; - Выполняется соотношение: 001.PNG (l – длина, d - приведенный диаметр ствола сваи).

    Реализованы следующие типы свай (рис. 1):

    • Круглая;

    • Оболочка;

    • Прямоугольная;

    • Квадратная.

    При этом конец сваи может быть, как заостренным, так и булавовидным.

    image002.png

    Рис. 1. Типы свай. ПК ЛИРА 10.6

    Скачать демо-версию ПК ЛИРА 10.6

    Расчёт одиночной сваи

    Для каждой сваи, будь она одиночной или в составе куста/условного фундамента, задаются следующие параметры (рис. 2):  

    • Длина сваи
    • Количество участков разбиения – чем больше это число, тем точнее производится расчет
    • Модуль упругости ствола – характеристика материала из которого изготовлена свая;
    • Коэффициент Пуассона материала;
    • Глубина от поверхности земли, на которой не учитывается сопротивление грунта по боковой поверхности (при сейсмических воздействиях).
    • Объёмный вес материала сваи.

    image003.png

    Рис. 2. Задание параметров сваи. ПК ЛИРА 10.6

    Параметры расчёта для одиночной сваи задаются при нажатии на кнопку «Вычисление жесткости одиночной сваи» (Рис. 3).

    image004.png

    Рис. 3. Параметры для вычисления жесткости сваи. ПК ЛИРА 10.6

    При этом боковой коэффициент постели на поверхность сваи вычисляется по формуле:

    005.PNG, где К — коэффициент пропорциональности, принимаемый в зависимости от вида грунта, окружающего сваю (Приложение В, таблица В.1); γс — коэффициент условий работы грунта. Для одиночной сваи γс =3.

    Расчёт осадки одиночной сваи производится в соответствии с СП 24.13330.2011: для сваи без уширения по п. 7.4.2 а, для сваи с уширением по п. 7.4.2 б.

    Расчёт свайного куста

    Для создания свайного куста необходимо вызвать команду «Группы свай», которая находится на панели инструментов либо в пункте меню «Назначения». Для задания свайного куста необходимо выделить группу свай, которая будет входить в куст и нажать на кнопку «Добавить свайный куст» (рис. 4).

    image006.png

    Рис. 4. Задание свайного куста. ПК ЛИРА 10.6

    Методика расчета свайного куста соответствует п. п. 7.4.4 – 7.4.5 СП 24.13330.2011. При этом жесткостные характеристики сваи вычисляются автоматически в Редакторе грунта, для чего в последнем таблица задания физико-механических характеристик дополнилась четырьмя столбцами (рис. 5):

    • Показатель текучести «IL» для пылевато-глинистых грунтов;

    • Коэффициент пористости «e» для песчаных грунтов;

    • Коэффициент пропорциональности «К», который можно задать численно, либо интерполировать выбором грунта из колонки «Тип грунта для свайного основания»;

    • Тип грунта для свайного основания (таблица В.1 СП 24.13330.2011). Используется для интерполяции значений «К» по заданному показателю текучести «IL» или коэффициенту пористости «e» грунта.

    image007.png

    Рис. 5. Таблица физико-механических характеристик ИГЭ. ПК ЛИРА 10.6

    В параметрах расчёта (рис. 6) появилась новая вкладка – «Сваи», в которой указываются необходимые для расчёта параметры:

    k — коэффициент глубины под пятой (п.7.4.3 СП 24.13330.2011);

    γc — коэффициент условий работы для расчета свай на совместное действие вертикальной и горизонтальной сил и момента (п. В.2, Приложение 2, СП 24.13330.2011);

    γса — коэффициент уплотнения грунта при погружении сваи, учитывается для понижения коэффициента пропорциональности К при работе свай в составе куста (п. В.2, Приложение 2, СП 24.13330.2011).

    image008.png

    Рис. 6. Вкладка расчёт свай. ПК ЛИРА 10.6

    Расчет осадки Свайного куста производится согласно п. п. 7.4.4 - 7.4.5 СП 24.13330.2011. При расчете осадок группы свай учитывается их взаимное влияние. Расчет коэффициента постели Сz грунта на боковой поверхности сваи, с учетом влияния свай в кусте, производится, как для одиночной сваи, но коэффициент пропорциональности К умножается на понижающий коэффициент αi.

    Взаимное влияние осадок кустов свай учитывается так же, как при расчете условных фундаментов. Расчет жесткостей свай в свайных кустах происходит по той же методике, что и для одиночных свай, но с учетом их взаимовлияния как в кусте, так и между кустами.

    Расчет условного фундамента

    Задание условного фундамента от свайного куста отличается лишь тем, что в «Группе свай» выбирается пункт «Условный фундамент». Также необходимо задать дополнительно Аcf — площадь условного фундамента и способ расстановки свай — рядовой или шахматный.

    Геологические условия, а также физико-механические характеристики грунтов основания задаются в Редакторе грунта.

    Полная осадка свайного поля фундамента определяется по формуле:

    image009.png

    Где: image010.png — осадка условного фундамента,

    image011.png— дополнительная осадка за счет продавливания свай на уровне подошвы условного фундамента,

    image012.png—дополнительная осадка за счет сжатия ствола сваи.

    Дополнительная осадка за счет сжатия ствола сваи - image012.png вычисляется по формуле:

    image014.png

    Нахождение осадки условного фундамента, а также расчет взаимовлияния групп свай (в том числе и свайных кустов) возможно производить по аналогии с плитными фундаментами по 3-м различным методам:

    • Метод 1 - модель основания Пастернака,

    • Метод 2 - модель основания Винклера-Фусса,

    • Метод 3 - модифицированная модель Пастернака.

    В случае, если расчёт производится в модуле Грунт, необходимо, как для расчёта пластинчатых элементов, назначить сваям начальную нагрузку, которую потом можно будет уточнить с помощью функции преобразования результатов в исходные данные (рис. 7). Это делается в команде «Упругое основание».

    image015.png

    Рис. 7. Назначение сваям начальной нагрузки. ПК ЛИРА 10.6

    После расчёта в модуле Грунт, вызвав функцию «Анализ модели», можно отследить осадки, жесткости, и прочие параметры свай и грунта (рис. 8).

    image016.png

    Рис.8. Визуализация расчёта. ПК ЛИРА 10.6

    Таким образом, мы рассмотрели новую функцию, появившуюся в ПК ЛИРА 10.6, которая позволяет рассчитывать здания на свайных фундаментах.

    Смотреть вебинар: новый конечный элемент свая (КЭ 57)В ПК ЛИРА 10.6

    Обновляем списки организаций, использующих ПК ЛИРА 10 при расчетах объектов использования атомной энергии (ОИАЭ)
    Мы готовим обновленный список компаний, которые используют ПК ЛИРА 10 для расчетов объектов ОИАЭ. Если вашу копанию нужно включить в перечень - напишите нам.
    13 мая 2024
    Инновации и сотрудничество: ЛИРА софт на международном семинаре в Satbayev University (г. Алматы, Казахстан)
    ЛИРА софт приняла участие в знаковом событии - международном форуме, посвященный устойчивости зданий к сейсмическим угрозам в Satbayev University.
    05 марта 2024
    BIM-Факультет АСКОН ЛИРА 10: Конструкторские расчёты модели из Renga
    Приглашаем принять участие в обучающем онлайн-проекте - BIM-факультет АСКОН. ЛИРА софт выступила одним из спикеров и партнеров проекта.
    05 марта 2024
    ЛИРА софт на Russian BIM Days: Навигатор по устойчивым конструкциям
    Присоединяйтесь к ЛИРА софт на серии вебинаров Russian BIM Days, организованных ИЕСОФТ совместно с Академией Осознанного Проектирования.
    22 февраля 2024
    Все новости
    Информационное моделирование и проектирование многоэтажного жилого здания с использованием российского программного обеспечения
    Выполнено формирование информационной модели многоэтажного
    жилого здания в BIM-системе Renga. Проведен экспорт модели и расчет конструктивной
    системы здания в ПК Лира 10.12. Представлены результаты моделирования и
    проектирования.
    12 февраля 2024
    Реализация модели контактного слоя при расчете адгезионного соединения с использованием метода конечных элементов
    В большинстве опытов по испытанию адгезионных соединений измеряется средняя адгезионная прочность. Данная величина вычисляется как отношение разрушающей нагрузки к площади склейки. Подобный подход подразумевает равномерное распределение касательных напряжений. Исследователи давно обнаружили, что средняя адгезионная прочность соединения является сильной функцией геометрических [1] и физико-механических параметров модели и, следовательно, делает малоинформативными и несопоставимыми экспериментальные данные, выполненные на отличающихся образцах. Малочисленные результаты по измерению касательных напряжений по площади склейки с использованием преимущественно поляризационно-оптических методов [2] показывают, что распределение напряжений является нелинейной функцией. При этом наблюдается концентрация напряжений у торцов модели. В связи с этими фактами возникает необходимость детального изучения напряженно-деформированного состояния адгезионных соединений.
    06 июня 2019
    Оценка точности нелинейного статического метода анализа сейсмостойкости сооружений
    В статье рассмотрено практическое применение методики нелинейного статического анализа сейсмостойкости зданий и сооружений. Произведен расчет одноэтажной стальной рамы нелинейным статическим и нелинейным динамическим методами. В результате анализа полученных результатов расчета показана значимость высших форм колебаний и необходимость анализа их влияния на реакцию системы.
    06 февраля 2018
    Напряженно-деформированное состояние коррозионно - поврежденных железобетонных элементов при динамическом нагружении
    С помощью современного программно-вычислительного комплекса  ЛИРА 10.6 выполнена сравнительная оценка напряженно–деформированного состояния  не поврежденного и коррозионно-поврежденного железобетонного элемента при динамическом и статическом нагружении. Проанализировано   влияния ослабленного коррозией бетонного участка сжатой зоны на перераспределение напряжений в сечении.
    25 января 2018
    Все публикации
    BIM-Практикум 2023. ЧАСТЬ 12 «BIM-МОДЕЛИ КМ И КМД: РАСЧЕТ И АНАЛИЗ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ»
    Покажем взаимодействие между ПК ЛИРА 10.12 при передаче данных в ПК Renga.
    20 сентября 2023
    Особенности работы в ПК ЛИРА 10.12 и ModelStudio CS при проектировании зданий промышленно-гражданского строительства
    Участники вебинара узнают, как обмениваться данными и экономить время на создании расчетных моделей в ПК ЛИРА 10.12, используя уже существующие модели из ModelStudio CS.
    04 сентября 2023
    Разбор применения различных типов нагрузок в статических задачах
    На вебинаре вы научитесь где и как правильно использовать тот или иной способ задания нагрузки. Будут рассмотрены полезные типы нагрузок, которые, возможно, вами никогда не использовались.
    12 июля 2023
    Разбор примеров из практики по расчету на сейсмические воздействия
    Рассмотрим реальные примеры уже построенных или проектируемых объектов
    22 марта 2023
    Все записи вебинаров